ZXJ-III零序故障综合诊断及录波系统介绍

一、研究背景

  我国6-66kV中压配电网大多采用小电流接地系统，主要包括中性点不接地系统和中性点经消弧线圈接地系统。可靠性高是小电流接地系统的主要优点，国标规定小电流接地系统配电网可带故障运行120分钟，然而故障状态的线路非接地相电压会急剧变高，对系统的绝缘性能构成很大威胁，因此需要一种科学有效故障诊断及录波装置，在系统发生单相接地故障时，能迅速、准确地选出故障线路，并将故障信息上传到后台，让值班人员在最短时间内对故障线路进行维护，避免故障进一步扩大，从而保证系统的供电可靠性。

二、基本原理

图1 单相接地故障零序电流系统图

  如图1，在QS未闭合时，系统采用中性点不接地，发生单相接地故障时，零序电压和各线路零序电流增大，根据电流的箭头流向，可知故障线路的特征：

（1）故障线路中零序电流的数值是全系统的电容电流减去自身的电容电流，而非故障线路流过的零序电流仅仅是该线路的电容电流。

（2）故障线路中零序电流的容性无功功率方向是从线路流向母线，而非故障线路的是从母线流向线路，两者方向相反。

潜川变电站零序故障综合诊断及录波系统的故障录波数据如图2，该站所采用10kV中性点不接地系统，接地支路的零序电流（紫色波形）与非接地支路相比，其在接地故障时幅值最大，且方向与其他线路相反，从而验证了上面故障线路的两个特征。

图2 应用案例（中性点不接地系统）

三、技术特点

  传统的选线装置一般按照以上两个判据采用稳态法进行选线，在中性点不接地系统中使用效果良好，但图1中QS闭合后，即系统采用中性点经消弧线圈接地，因为消弧线圈对接地线路的零序电流有补偿作用，而且通常采用过补偿方式运行，所以在这种情况下，故障线路流过的零序电流稳态时数值上会大大减小，其容性无功功率方向也变为母线流向线路，和非故障线路的一样，选线难度增加，这时若只利用稳态法进行选线，准确率就难以保证。

秀水变电站零序故障综合诊断及录波系统的故障录波数据如图3，该站所10kV系统为中性点经消弧线圈接地，在接地故障发生后的10ms内，因为消弧线圈无法补偿暂态过程的高频电容电流，故障线路的零序电流（荧绿色波形）仍符合故障线路的特征；但在后续稳态过程中，由于消弧线圈的补偿作用，接地支路的故障特征快速消失。

图3 应用案例（中性点经消弧线圈接地系统）

  为有效地解决中性点经消弧线圈接地系统选线难的问题，选线技术不断更新优化。零序故障综合诊断及录波系统作为新一代选线和故障录波装置的代表，采用了暂态、稳态相结合的算法，通过完整的故障录波及数据分析，不仅能保证单相接地故障选线的准确率在95%以上，还能识别串联谐振、铁磁谐振、母线故障等多种故障类型，同时系统配备集中式远程管理通讯后台，支持告警信息、波形数据上传，大大提高了运维部门处理单相接地故障的效率及事后分析故障根源的能力。